El Calor geotérmico, causa del deshielo en el Polo Sur

La NASA ha añadido evidencia a que existe una fuente de calor geotérmica bajo la Tierra de Marie Byrd, en la Antártida, que explica parte del deshielo que crea lagos y ríos bajo la capa de hielo.

Aunque la fuente de calor no es una amenaza nueva o creciente para la capa de hielo de la Antártida occidental, puede ayudar a explicar por qué la capa de hielo colapsó rápidamente en una era anterior de cambio climático rápido, y por qué es tan inestable en la actualidad.

La estabilidad de una capa de hielo está estrechamente relacionada con la cantidad de agua que la lubrica desde abajo, lo que permite que los glaciares se deslicen más fácilmente. Comprender las fuentes y el futuro del agua de deshielo en la Antártida Occidental es importante para estimar la velocidad a la que se puede perder hielo en el océano en el futuro.

El lecho de roca de la Antártida está lleno de ríos y lagos. Muchos lagos se llenan y drenan rápidamente, forzando a la superficie del hielo a cientos de metros sobre ellos a subir y bajar hasta 6 metros. El movimiento permite a los científicos estimar dónde y cuánta agua debe existir en la base.

Hace unos 30 años, un científico de la Universidad de Colorado en Denver sugirió que el calor de una pluma del manto bajo la Tierra de Marie Byrd podría explicar la actividad volcánica regional y una característica de cúpula topográfica. Imagen sísmica muy reciente ha respaldado este concepto. Cuando Hélène Seroussi, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, escuchó por primera vez la idea, sin embargo, pensó que “era una locura”, dijo. “No vi cómo podríamos tener esa cantidad de calor y aún tener hielo encima”.

Con pocas mediciones directas de debajo del hielo, Seroussi y Erik Ivins, también del JPL, concluyeron que la mejor manera de estudiar la idea de la pluma del manto era modelando numéricamente. Utilizaron el Modelo de sistema de lámina de hielo (ISSM), una representación numérica de la física de las capas de hielo desarrollada por científicos del JPL y la Universidad de California en Irvine. Seroussi mejoró el ISSM para capturar fuentes naturales de calefacción y transporte de calor por agua líquida, fundida y congelada, fricción y otros procesos.

Para asegurar que el modelo fuera realista, los científicos recurrieron a las observaciones de los cambios en la altitud de la superficie de la capa de hielo realizados por el satélite IceSat de la NASA y la campaña Operación IceBridge en el aire. “Estos colocan una restricción poderosa en las tasas de derretimiento permisibles, lo que queríamos predecir“, dijo Ivins en un comunicado. Dado que se desconocía la ubicación y el tamaño de la posible pluma del manto, probaron una gama completa de lo que era físicamente posible para múltiples parámetros, produciendo docenas de diferentes simulaciones.

Descubrieron que el flujo de energía de la pluma del manto no debe ser superior a 150 milivatios por metro cuadrado. En comparación, en las regiones de EE.UU. sin actividad volcánica, el flujo de calor del manto de la Tierra es de 40 a 60 milivatios. Bajo el Parque Nacional de Yellowstone, un punto caliente geotérmico muy conocido, el calor de abajo es de aproximadamente 200 milivatios por metro cuadrado promediado en todo el parque, aunque las características geotérmicas individuales, como los géiseres, son mucho más cálidas.

Las simulaciones de Seroussi e Ivins usando un flujo de calor superior a 150 milivatios por metro cuadrado mostraron demasiada fusión para ser compatible con los datos espaciales, excepto en un lugar: un área en el interior del Mar de Ross conocida por flujos de agua intensos. Esta región requirió un flujo de calor de al menos 150-180 milivatios por metro cuadrado para estar de acuerdo con las observaciones. Sin embargo, las imágenes sísmicas han demostrado que el calor del manto en esta región puede alcanzar la capa de hielo a través de una grieta, es decir, una fractura en la corteza terrestre, tal como aparece en el Gran Valle del Rift en África.

Se piensa que las plumas del manto son estrechas corrientes de roca caliente que se elevan a través del manto de la Tierra y se extienden como una capa de hongo debajo de la corteza. La flotabilidad del material, en parte fundida, hace que la corteza se hinche hacia arriba. La teoría de las plumas del manto se propuso en la década de 1970 para explicar la actividad geotérmica que ocurre lejos del límite de una placa tectónica, como Hawai y Yellowstone.

La pluma del manto de la Tierra de Marie Byrd se formó hace entre 50 y 110 millones de años, mucho antes de que naciera la capa de hielo de la Antártida Occidental. Al final de la última glaciación hace alrededor de 11.000 años, la capa de hielo atravesó un período de pérdida de hielo sostenida y rápida cuando los cambios en los patrones climáticos globales y el aumento del nivel del mar empujaron el agua cálida más cerca de la capa de hielo, tal como está sucediendo hoy. Seroussi e Ivins sugieren que la pluma del manto podría facilitar este tipo de pérdida rápida.

Su artículo ha sido publicado en el Journal of Geophysical Research: Solid Earth.